全电动轮汽车的转矩协调控制策略研究

摘要

电动汽车作为解决环境污染和能源短缺的重要途径之一，受到普遍的重视。全电动轮汽车作为电动汽车的一种，以其简洁的底盘结构和优越的性能成为新能源汽车重要的发展方向之一。转矩协调作为全电动轮汽车的关键技术之一是研究的热点。 首先，在全面分析全电动轮汽车的研究现状和关键技术的基础上，建立了包括车身纵向、侧向、横摆运动三个自由度和四个车轮的转动自由度共七个自由度的动力学模型，其中包括车身动力学方程、车轮动力学方程、轮胎动力学模型、车轮侧偏角计算、车轮载荷转移计算、车轮滑动率计算等模块。轮胎模型采用非线性的“魔术公式”。 其次，在Matlab/Simulink中建立了整车的仿真模型以及基于Carsim的联合仿真模型。分别在五种工况下（阶跃角输入、正弦角输入、斜坡角输入、加速度角输入和正弦角输入过程中加速行驶）对整车仿真模型进行了验证，两者得出的曲线吻合的较好，验证了所建模型的准确性。 再次，分别对全电动轮汽车的差速问题、转矩协调问题和转向协调问题进行了分析，提出了概括三种差速原因的车轮轨迹投影公式。 然后，针对基于载荷的转矩协调策略的不足，提出了基于名义载荷的转矩协调策略。分别在阶跃工况和移线工况进行了仿真分析，结果表明该策略具有较好的效果。 最后，进行了基于综合横摆力矩的转矩协调策略仿真分析。其中的控制律运用了滑模变结构的控制方法，通过仿真实验取得了较好效果。 本文进行了全电动轮汽车转矩协调策略的研究，所建模型及策略对全电动轮汽车的研究具有一定的参考意义。

目录

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摘要

第1章 引言

1．1 课题研究背景及意义

1．2 电动轮技术

1．3 全电动轮汽车的国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 全电动轮汽车的关键技术

1．5 本论文研究内容及主要工作

第2章 动力学模型的建立

2．1 车辆坐标系和轮胎坐标系

2．2 线性二自由度模型

2．3 非线性七自由度模型

2．3．1 车身动力学方程

2．3．2 电动轮动力学方程

2．3．3 轮胎动力学模型

2．3．4 车轮载荷计算

2．3．5 侧偏角计算

2．3．6 滑动率计算

2．4 本章小结

第3章 仿真模型的建立和验证

3．1 Matlab／Simulink整车仿真模型

3．1．1 Matlab／Simulink介绍

3．1．2 整车仿真模型

3．2 Carsim与Simulink联合仿真模型

3．2．1 Carim功能介绍

3．2．2 联合仿真模型

3．3 Simulink仿真与联合仿真的结果对比

3．3．1 整车参数

3．3．2 仿真结果对比

3．4 本章小结

第4章 全电动轮汽车的转矩协调策略

4．1 车辆行驶的理想状态

4．2 基于车轮名义载荷的转矩协调

4．2．1 策略提出

4．2．2 策略建模

4．2．3 不同策略的对比分析

4．3 基于综合横摆力矩的转矩协调

4．3．1 表征量期望值的确定

4．3．2 滑膜变结构控制

4．3．3 策略提出

4．3．4 策略建模

4．3．5 策略仿真结果与分析

4．3 策略仿真结果与分析

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

致谢